CN105710523B - 一种跑道型密绕式电磁感应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及罐身焊缝技术领域，尤其涉及一种跑道型密绕式电磁感应器，主要包括：支架、磁芯组、导线和电源，所述的磁芯组由U型磁芯排列而成，磁芯组之间设有隔块，隔块有效地避免磁芯组之间相互干扰，导线将U型磁芯一侧的磁芯脚环绕在一起，上述导线的两端与电源连接，导线至少环绕一圈在磁芯脚上，为整流逆变电流的电源对导线进行通电，同个U型磁芯的两个磁芯脚相互形成磁感线圈。电磁感应器加热环保、节能、自动化程度高，相比于传统加热区域只集中在中间，前后两端外围加热效果极差，其优点不仅仅电磁感应器的应用使加热区域更广，改善罐身前后端的烘干效果，极大地提高热效率，提高产品的生产效率，而且磁回路最短最集中，降低环境辐射。

Description

一种跑道型密绕式电磁感应器

技术领域

本发明涉及罐身焊缝技术领域，尤其涉及一种跑道型密绕式电磁感应器。

背景技术

近几年来，随着电子元器件性能的发展和提高，电磁感应加热设备的性能在不断提高，越来越受到人们的重视，特别是在制罐行业，超音频感应电源的使用，使感应电流的频率范围工作在超音频20KHz~150KHz范围（超音频22KHz以上），越来越多的被用在烘干加热固化设备中，构成电磁感应加热固感应加热，使保护涂料和密封胶干燥和固化。

目前焊缝补涂中频感应设备基本上可以归纳为两种感应器结构，分别为U型管感应器和薄饼型感应器（家庭电磁炉方式）。对于U型管感应器，其发热原理是以U型管导线为同心圆磁场切割空罐发热，发热区域宽，空罐走向与导线一致，罐身产生感生电势与原电路相反且出现二端大中间小的情形，结果是焊缝温度两端高中间低，温差过大；电磁辐射为导体和罐身共同生产，走罐时磁场强度为不走罐时的100-400倍，电场强度为10-50倍，在1米距离时超标，且防护难度大。对于薄饼型感应器，其加热原理为垂直于薄饼绕组的磁场切割空罐发热，发热区域中心强边缘弱。磁场不均匀，罐运动时产生连续不均匀加热，热效率低，同样磁场方向为不可控，防护困难，而且感应加热设备工作时产生的交变电磁场向周边环境释放电磁波产生电磁辐射，长期、过量的电磁辐射会对人体健康造成伤害。电磁辐射对人体的危害分为热效应、非热效应和积累效应，热效应指人体中的体液离子及身体根性分子在交变电磁辐射作用下快速改变取向而振荡发热；非热效应会引起细胞的化学成份改变，眼睛晶体的损伤；积累效应是指身体在自动恢复期内多次超量辐射，伤害会积累，所以研究选择电磁感应量的限定标准及电磁防护非常重要。

发明内容

本发明的目的在于针对已有的技术现状，提供一种跑道型密绕式电磁感应器，该结构特点是在罐身走向排列多组U型磁芯，起磁通集流器作用，由密绕组产生高变磁场，罐身的产生磁回路切割发热，其磁回路最短，最集中，通过磁通集流器的尺寸可以控制加热宽度及磁场方向，环境辐射最低。

一种跑道型密绕式电磁感应器，主要包括：支架、磁芯组、导线和电源，所述的磁芯组由U型磁芯排列而成，磁芯组之间设有隔块，隔块有效地避免磁芯组之间相互干扰，导线将U型磁芯一侧的磁芯脚环绕在一起，上述导线的两端与电源连接，导线至少环绕一圈在磁芯脚上，导线采用耐高温的多股漆包线，为整流逆变电流的电源对导线进行通电，同个U型磁芯的两个磁芯脚相互形成磁感线圈。

进一步的，隔块通过螺钉固定在支架上，支架通过螺钉安装在固定块上，支架将隔块和磁芯组串联在一起，确保整个机组在运作过程中的稳定性和安全性。

进一步的，所述螺钉采用不锈钢所制造，以保证电磁对不锈钢材质的螺钉产生作用，该结构能减少电磁部分损耗，为铝角的支架避免对电磁产生干扰，从而保证到电磁对罐身的烘干效果。

进一步的，所述U型磁芯通过固定销固定在隔块，固定销采用尼龙或铝材所制作，不仅能将隔块和U型磁芯固定在一起，而且避免电磁对固定销产生电磁效应。

进一步的，所述U型磁芯下方设有用于运送罐身的输送机构，输送机构通过内设磁铁的两条皮带对罐身进行运输，运输过程中利用上方的U型磁芯对罐身进行加热，固定块外围套有防护外罩，该防护外罩能够将进一步地格挡辐射，以保证操作人员的人身安全。

进一步的，所述的输送机构上方设有多组磁芯组，前磁芯组导线环绕的磁芯脚与后磁芯组环绕的磁芯脚不在同一侧，以保证罐身在运输过程中烘干均匀，确保粉末涂料或液体涂料能够完全固化。

本发明的有益效果为：

1、本发明磁感应加热环保、节能、自动化程度高，该加热烘干相比与电热管加热，煤气加热相比具有升温快，控温准确，氧化脱碳小，自动化程度高，能提供高的功率密度，节能并减少废气排放，不产生对人体要害的烟雾，降低环境温度等优点；并且该烘干固化时间：粉末涂料缩短50%，液体涂料缩短30%，减少其烘干固化时间，从而；

2、电磁感应器结构采用了跑道型密绕组模式，导线环绕在U型磁芯一侧的磁芯脚，其优点可以概括为磁通集流器的应用使加热区域集中，极大地提高热效率，而且磁回路最短最集中，降低环境辐射，磁场辐射测量数值达标，相比之下传统感应器安全性较高，避免工作人员长时间处在辐射较大的环境下，确保他们的身体健康。

附图说明：

附图1为本发明的立体图；

附图2为本发明内部结构俯视图；

附图3为本发明内部结构左视图；

附图4为本发明内部结构的示意图；

附图5为本发明的电流矢量图；

附图6为本发明烘干中罐身的电流分布图（感应加热正面）；

附图7为本发明烘干中罐身的电流分布图（感应加热反面）；

附图8为本发明测量点的具体分布图；

附图9为本发明检测数据图；

附图10为时变电场和磁场暴露下适用于一般公众的导出限制数据表。

附图标注说明：支架1、电机11、磁芯组2、导线3、电源4、U型磁芯5、磁芯脚51、隔块6、螺钉7、固定块8、防护外罩9和电器控制装置10。

具体实施方式：

为了使审查委员能对本发明之目的、特征及功能有更进一步了解，兹举较佳实施例并配合图式详细说明如下：

请参阅图1~4所示，系为本发明的结构示意图，一种跑道型密绕式电磁感应器，主要包括：支架、磁芯组、导线和电源，所述的磁芯组由U型磁芯排列而成，磁芯组之间设有隔块，隔块有效地避免磁芯组之间相互干扰，导线将U型磁芯一侧的磁芯脚环绕在一起，前磁芯组导线环绕的磁芯脚与后磁芯组环绕的磁芯脚不在同一侧，以保证罐身在运输过程中烘干均匀，上述导线的两端与电源连接，确保粉末涂料或液体涂料能够完全固化，所述导线至少环绕一圈在磁芯脚上，导线采用耐高温的多股漆包线，为整流逆变电流的电源对导线进行通电，电源通过电器控制装置进行调控，根据涂料的不同可通过控制电磁感应来调节加热的温度，同个U型磁芯的两个磁芯脚相互形成磁感线圈，输送机构带动罐体从多组磁芯组下方通过，电磁感应对罐体的焊缝上的涂料进行加热烘干固化。

上述方案中，隔块通过螺钉固定在支架上，支架通过螺钉安装在固定块上，支架将隔块和磁芯组串联在一起，确保整个机组在运作过程中的稳定性和安全性，所述螺钉采用不锈钢所制造，以保证电磁对不锈钢材质的螺钉产生作用，该结构能减少电磁部分损耗，为铝角的支架能避免对电磁产生干扰，从而保证到电磁对罐身的烘干效果。所述U型磁芯通过固定销固定在隔块，固定销采用尼龙或铝材所制作，不仅能将隔块和U型磁芯固定在一起，而且避免电磁对固定销产生电磁效应。

上述方案中，所述U型磁芯下方设有用于运送罐身的输送机构，输送机构通过内设磁铁的两条皮带对罐身进行运输，运输过程中利用上方的U型磁芯对罐身进行加热，固定块外围套有防护外罩，该防护外罩能够将进一步地格挡辐射，以保证操作人员的人身安全。

附图5~7所为跑道型密绕式感应器中罐身的仿真图，从附图5可得出电流磁力线主要集中在罐身对应U型磁芯的磁芯脚位置，而罐身上正对U型磁芯的位置的电流磁力线较弱，罐身在感知加热中的温度分布可从附图6和7中更加直观地看出来，U型磁芯与罐身以这样的结构排布，罐身的加热面积相对扩大，同时也出现了罐身加热区中心的弱加热区域，而这区域可以通过周围强加热区域的热传递来得以增强加热效果。

以一种烘干长度为8米的烘炉为例：

1、传统的瑞士及北京机科生产的电热炉头单节长度0.9米，功率4.5kw，8米使用9节，最大功率40kw，正常使用约在60~70%之间，实际能耗在28kw左右；

2、煤气烘炉液化气消耗为最大是3kg，实际使用为2kg，折算约15~20kw；

3、本发明的电磁炉单节炉头最大功率3kw，正常使用功率不大于1.5kw，8米烘炉使用4节炉头，使用功率为5~6kw。

本发明的电磁炉节能效果明显，相当于电热烘干的15%，煤气烘干的30%。

由上述结论可知，跑道型密绕式感应器的结构是在罐身走向排列多组U型磁芯，起磁通集流器作用，由密绕组产生高变磁场，通过罐身产生磁回路切割发热，其优点是磁回路最短，且最为集中，而该加热效果得到增强，相对与传统技术更加节能，大大地减低生产成本，并且解决了环境污染问题。

本发明的电磁烘炉结构采用了跑道型密绕式的电磁感应器，其优点可以概括为磁通集流器的应用使加热区域集中，虽然热效率高，但磁场辐射并不会超标，电场强度低，相比之下安全性极高。本发明在保证节能方面的同时，还需要调整振荡频率处于共振状态，确保机械的可控性，该重点应放在可控性方面，即恒流控制技术的应用。与此同时，电磁辐射的防护非常重要，人员的操作位置必须与电磁感应器保持一定距离。

国外采用的电磁辐射国际标准是国际非电离辐射委员会ICNIP制定的导则，该导则限制EMF（电场、磁场和电磁场）暴露强度并提出相应的测试原理、方法到数据的具体处理。本发明的电磁场检测中选择了按国际标准进行检测和研究。

（1）测量的相关内容

设备工作频率：21.5KHz；

检测内容：电磁炉烘干线电磁场的环境辐射情况，分别对电场强度和磁场强度进行检测；

罐身规格：长罐（罐高 300mm、罐径 66mm、厚 0.18mm）；短罐（罐高 120mm、罐径66mm、罐厚 0.18mm）；

检测仪器：德国柯雷技术有限公司生产的 E61 电磁场强度分析仪；

检测功率：加热功率调到电磁烘炉 90%的额定功率。

（2）烘干线的测量布点方案如下

装置的正前方，在平行于感应器几何中心线 0.5m 的距离上，从与感应烘炉Ⅰ尾部对齐的 A 点开始每隔 1m 测一个点；装置的正后方受到自身结构的限制，最近只能测平行于感应器几何中心线 0.8m 的距离，从与中频感应烘炉Ⅰ尾部对齐的 H 点开始每隔 1.5m测一个点。加圆圈的测量点是加测的，测量点 L、M 分别与烘炉Ⅲ的尾部和头部对齐，测量点 K 与烘炉Ⅰ的头部对齐。测量点都是取 1m 和 1.5m 二个高度测量点的具体分布如附图8所示。

对本发明的电磁炉烘干线电磁场的环境辐射情况，分别对电场强度和磁场强度进行检测，检测数据如附图9。在设备工作频率为21.5KHz的情况下，本发明检测出的相关数据：磁场测量值的平均值中最大为5.538μT以及电场测量值的平均值中最大为53.297V/m。时变电场和磁场暴露下适用于一般公众的导出限制为附图10，而上述两组数据均小于同等条件下的限定数据，综上所述，该设备在电磁烘炉 90%的额定功率下，依旧能够保证工作人员在合理辐射环境下施工，不仅仅能够高效地对焊缝进行烘干，而且能确保工作人员的身体健康。

以上具体实施方式的内容仅为本发明的优选实施例，上述优选实施例并非用来限定本发明的实施范围；凡是依照本发明其权利要求的保护范围所做出的各种等同变换，均被本发明其权利要求的保护范围所覆盖。

Claims (8)

1.一种跑道型密绕式电磁感应器，主要包括：支架（1）、磁芯组（2）、导线（3）和电源（4），其特征在于：所述的磁芯组（2）由U型磁芯（5）排列而成，磁芯组（2）之间设有隔块（6），导线（3）将U型磁芯（5）一侧的磁芯脚（51）环绕在一起，上述导线（3）的两端与电源（4）连接，同个U型磁芯（5）的两个磁芯脚（51）相互形成磁感线圈。

2.根据权利要求1所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述隔块（6）通过螺钉（7）固定在支架（1）上，支架（1）通过螺钉（7）安装在固定块（8）上。

3.根据权利要求2所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述螺钉（7）采用不锈钢所制造，支架（1）为铝角。

4.根据权利要求1所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述U型磁芯（5）通过固定销（71）固定在隔块（6），固定销（71）采用尼龙或铝材所制作。

5.根据权利要求1所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述U型磁芯（5）下方设有用于运送罐身的输送机构，固定块（8）外围套有防护外罩（9）。

6.根据权利要求5所述的一 种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述的输送机构上方设有多组磁芯组（2），前磁芯组（2）导线（3）环绕的磁芯脚（51）与后磁芯组（2）环绕的磁芯脚（51）不在同一侧。

7.根据权利要求1所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述导线（3）至少环绕一圈在磁芯脚（51）上。

8.根据权利要求7所述的一种跑道型密绕式电磁感应器，其特征在于：所述导线（3）采用耐高温的多股漆包线。